טכנולוגיית בטיחות של כלי חיתוך

טכנולוגיית כרסום במהירות גבוהה נמצאת בשימוש נרחב בתעשיות הרכב, המטוסים וייצור תבניות. מכיוון שהכוח הצנטריפוגלי שנושא כל חלק בכלי החיתוך כאשר חותך הכרסום מסתובב במהירות גבוהה עלה בהרבה מהשפעת כוח החיתוך עצמו והפך לעומס העיקרי של כלי החיתוך, וכאשר הכוח הצנטריפוגלי מגיע לרמה מסוימת , זה יגרום לכלי החיתוך להתעוות או אפילו להישבר. לכן, למחקר על טכנולוגיית הבטיחות של חותכי כרסום מהירים יש משמעות רבה לפיתוח טכנולוגיית כרסום במהירות גבוהה.

בתחילת שנות ה-90 החלה גרמניה לחקור את טכנולוגיית הבטיחות של חותכי כרסום מהירים וגיבשה את טיוטת התקן DIN6589-1 "דרישות בטיחות לחותכי כרסום במהירות גבוהה", הקובע את שיטות הבדיקה והתקנים לכשל של חותכי כרסום במהירות גבוהה, ומציג מבחינה טכנית חוות דעת מנחות על תכנון, ייצור ושימוש של חותכי כרסום במהירות גבוהה, וקובע שיטת בדיקת בטיחות אחידה. טיוטת תקן זו הפכה למסמך מנחה לבטיחותם של חותכי כרסום מהירים במדינות שונות.

1. טפסי כשל בטיחותי ושיטות בדיקה של חותכי כרסום במהירות גבוהה

The draft standard stipulates the speed limit of high-speed cutting. After exceeding this speed, the centrifugal force will become the main load of the milling cutter, and safety technology must be adopted. In the relationship diagram between tool diameter and high-speed cutting range, the area above the curve is the high-speed cutting range that the milling cutter must undergo safety inspection as specified in the standard: for single-piece tools (integral or welded tools) with a diameter of d1≤32mm, the cutting speed exceeds 10000m/mm for the high-speed cutting range; for assembled machine-clamped tools with a diameter of d1>32 מ"מ, טווח החיתוך המהיר הוא השטח שמעל קטע הקו לפני הספירה. קיימות שתי צורות של כשל בטיחותי של חותכי כרסום במהירות גבוהה: דפורמציה וקרע. גם שיטות בדיקת הבטיחות לסוגים שונים של חותכי כרסום שונות. עבור חותכי כרסום הניתנים לאינדקס מהודקים במכונה, קיימות שתי שיטות בדיקת בטיחות: שיטה אחת היא בדיקה של פי 1.6 ממהירות הפעולה המקסימלית, והעיוות הקבוע של הכלי או תזוזה של החלקים אינו עולה על 0. 05 מ"מ; השיטה השנייה היא בדיקה של פי 2 ממהירות הפעולה המרבית, והכלי אינו נשבר (כולל הברגים המהדקים את הלהב המנותק, הלהב או רכיבי הידוק אחרים שנזרקים, התפוצצות גוף החותך וכו' .). עבור חותכי כרסום אינטגרליים, יש לבדוק אותם פי 2 ממהירות הפעולה המרבית ללא כיפוף או שבירה.

2. מודל חישוב חוזק חותך כרסום במהירות גבוהה

המפתח לשאלה האם חותך במהירות גבוהה נכשל תחת פעולת כוח צנטריפוגלי טמון בשאלה האם גוף החותך חזק מספיק והאם חלקי מהדק המכונה מהודקים בצורה מהימנה. כאשר הכוח הצנטריפוגלי משמש כעומס העיקרי לחישוב חוזק גוף החותך, בשל המורכבות של צורת החותך, לתוצאה המחושבת על ידי תורת המכניקה הקלאסית יש שגיאה גדולה ולעתים קרובות אינה יכולה לעמוד בדרישות של תכנון בטיחות. על מנת לנתח באופן איכותי וכמותי את הלחץ והעיוות של מבנה החותך תחת פעולת הכוח הצנטריפוגלי בשלב תכנון החותך, ניתן להשתמש בשיטת האלמנטים הסופיים כדי לחשב את גודל הלחץ במהירויות שונות, לדמות את תהליך הכשל ולשפר את ערכת עיצוב. מודל החישוב הסופי של חותך הכרסום המהיר כולל את גוף החותך, מושב גוף החותך, הלהב ובורג ההידוק. ראשית, העיוות האלסטי של גוף החותך (כולל המסה של חלקים כגון ברגים ולהבים) מחושב, ולאחר מכן מנותח בפירוט את מושב החותך המופרד. העיוות האלסטי המתקבל של גוף החותך מתווסף להפרדת מושב החותך כתנאי גבול; אז מושב החותך, הלהב, הבורג וזוג החיכוך חסר המסה יוצרים מודל של מערכת ההידוק של הלהב, וניתוח מהימנות ההידוק מתבצע. מודל האלמנטים הסופיים יכול לדמות את הנטייה, ההזזה והסיבוב של הלהב במחזיק הכלי ואת העיוות של הבורג כשהוא מהודק, ויכול לחשב את תזוזה של הלהב וכוח הבורג במהירויות שונות.